带太阳能板的共轴双旋翼火星探测飞行器

　　这款共轴双旋翼探测飞行器的结构设计，完全围绕地外天体低空探测的特殊工况展开，区别于常规大气环境下的旋翼飞行器，其整体构型没有采用常见的多旋翼分散布局，而是选择共轴反转双旋翼的核心结构，核心考量是在稀薄大气环境下，用最小的旋翼展开尺寸获得足够的升力冗余，同时尽可能压缩整机的收纳体积，适配着陆器搭载的有限载荷舱空间。

　　从功能特性来看，顶部铺设的太阳能光伏板是整机的能量来源，区别于常规无人机将光伏板铺设在机身表面的设计，该结构将光伏板架设在旋翼轴顶端的独立支架上，一方面可以避开旋翼旋转时的光影遮挡，最大化受光面积，在低光照强度的地外环境下获得更高的充电效率，另一方面也能将光伏板与机身核心的航电、载荷模块隔开，减少光伏板温度变化对核心器件的热干扰。旋翼部分采用碳纤维材质的大弦长桨叶，桨叶翼型经过低雷诺数工况优化，在大气密度仅为地球百分之一的环境下，依然能够通过高转速获得足够的升力，共轴反转的结构还可以抵消旋翼旋转产生的反扭矩，不需要额外设置尾桨结构，进一步降低了整机的故障点和结构重量。

　　机身核心的红色舱段是整机的结构承力主体，内部集成了飞控模块、通讯模块、储能电池以及探测载荷，舱体采用多边形棱边设计，既可以提升薄壁结构的抗形变能力，应对发射阶段的强过载冲击，也能在着陆时分散冲击载荷，避免局部应力集中造成舱体破损。四条着陆支腿采用细长杆式结构，从舱体下部的四个连接点向外倾斜延伸，支腿末端设置有扁平的支撑脚垫，这种布局的设计思路是尽可能扩大支撑面的跨度，在地形起伏、地表土壤承载能力不均的地外天体表面着陆时，能够获得足够的抗倾覆裕度，哪怕单条支腿落在凸起的岩石或者凹陷的坑洞边缘，整机的重心依然落在支撑面范围内，不会发生侧翻。支腿本身采用碳纤维复合材料制作，在保证足够结构强度的前提下，尽可能降低自身重量，支腿与舱体的连接位置设置有缓冲结构，能够在着陆瞬间吸收冲击能量，避免硬着陆的冲击力传递到舱内的精密器件上。

　　从安装边界和尺寸适配来看，整机在旋翼完全展开的状态下，旋翼直径控制在1.2米范围内，着陆状态下整机高度不超过0.8米，支腿展开后的支撑跨度约为0.9米，收纳状态下可以将旋翼折叠贴合在机身侧面，支腿向内收拢，整体收纳尺寸可以压缩到直径0.3米、高度0.5米的圆柱空间内，完全适配现有深空探测着陆器的载荷搭载空间。在实际应用场景中，这类飞行器主要作为地外天体表面探测的移动平台，搭载可见光相机、光谱探测仪等载荷，在着陆器周边数公里范围内进行低空飞行探测，弥补火星车移动速度慢、越障能力有限的不足，能够快速抵达火星车无法通行的峡谷、陡坡、撞击坑内部等区域，获取高分辨率的地表探测数据，也可以作为通讯中继节点，拓展火星车的通讯覆盖范围。

　　在结构细节设计上，旋翼轴采用分段式装配结构，上下旋翼的驱动电机同轴布置，分别驱动上下两组旋翼反向旋转，旋翼的桨距调节机构集成在旋翼毂内部，结构做了密封处理，避免地外天体表面的细微沙尘进入传动机构造成卡滞。顶部的太阳能板支架采用轻量化的桁架结构，在保证足够支撑刚度的前提下，尽可能降低结构重量，光伏板的安装角度做了固定优化，匹配探测区域的太阳高度角，不需要额外设置角度调节机构，进一步减少活动部件的数量，提升整机在极端环境下的运行可靠性。整机的重心严格控制在旋翼轴的轴线上，着陆状态下重心高度低于旋翼平面，保证飞行状态和着陆状态的稳定性，不会因为载荷重量的微小偏差出现姿态失控的问题。